(57)【要約】【課題】初期溶出の影響を防止しつつも、イオン交換可能なマージンの部分を有効に利用し、以て設備投資およびランニングコストを減少させる。【解決手段】内部に樹脂を有する複数の樹脂筒を備え、樹脂が交換可能であって、それぞれの樹脂筒がバルブを介して配管により連結されたシステムを用いる。樹脂を交換する方法は、最下流に位置する樹脂を最上流に位置する樹脂として、中流に位置する樹脂を下流側へ繰り下げられて位置する樹脂として、新品の樹脂を最上流から２つめの樹脂として採用する。この一連の操作は樹脂交換とバルブ操作による流路変更により行われる。これにより、中流に位置する新品の樹脂を洗浄するとともに、生じた初期溶出を下流に位置する樹脂によって除去することができる。また、最上流に位置する樹脂については、下流側に樹脂があるためマージンを考えることなく、有効に利用することができる。【選択図】        図９
2005007261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次に流体が流れる複数のイオン交換体を備え、前記イオン交換体の各々が交換可能なイオン交換システムの使用方法であって、
一の前記イオン交換体を新品のイオン交換体と交換する場合には、最下流の前記イオン交換体以外の前記イオン交換体と交換する、イオン交換方法。
【請求項２】
前記イオン交換システムは少なくとも３つの前記イオン交換体を含み、前記イオン交換体の交換に際しては、
前記交換前の最下流の前記イオン交換体を前記交換後の最上流の前記イオン交換体として採用し、
前記交換前の前記最上流の前記イオン交換体及び前記交換前の前記最下流の前記イオン交換体以外の前記交換前の前記イオン交換体を順次下流側へと繰り下げられて位置する前記イオン交換体として採用し、
前記交換後の前記最上流から二つ目の前記イオン交換体として新品のイオン交換体を採用する、請求項１記載のイオン交換方法。
【請求項３】
前記イオン交換体は、前記流体が流れる配管で相互に接続され、
前記交換は前記イオン交換体に対する前記流体の流路を変更して行われる、請求項２記載のイオン交換方法。
【請求項４】
前記イオン交換体は積層して設置され、
前記交換は前記イオン交換体の積層順序を変更して行われる、請求項２記載のイオン交換方法。
【請求項５】
順次に流体が流れる複数のイオン交換体を備え、
前記複数のイオン交換体は相互に積層し、かつ個別に交換可能であるイオン交換システム。
【請求項６】
順次に流体が流れる３つのイオン交換体と、
前記３つのイオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管と
を備え、
前記イオン交換体は３角形の頂点に配置される、イオン交換システム。
【請求項７】
順次に流体が流れる３つのイオン交換体と、
前記３つのイオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管と
を備え、
前記配管の少なくとも一つには流体を抜くバルブが設けられる、イオン交換システム。
【請求項８】
順次に流体が流れる複数のイオン交換体と、
前記イオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管と
を備え、
前記配管の少なくとも一つには純水品質モニターが連結されている、イオン交換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はイオン交換樹脂（以下「樹脂」と称す）に関し、例えば純水の製造に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造等のウエハ洗浄に使用される純水には、高純度の純水が必要とされる。その理由は、純水中に含まれる金属イオンおよび有機成分等の不純物が、洗浄中のウエハに付着することにより、完成した製品デバイスの歩留りおよび信頼性等に悪影響を及ぼすためである。
【０００３】
また、製品の安定供給のためにも、この高純度の純水を安定に供給しなければならない。そのため、従来から樹脂を用い、これに不純物を含んだ純水を流すことによりイオン不純物を除去（イオン交換）していた。例えば特許文献１参照。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０６０６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂を使用すると時間と共にイオン交換帯曲線の先端が貫流点に近づき、樹脂の交換時期が訪れる。この樹脂交換は、純水の品質を保証するために、イオン交換帯曲線の先端が貫流点に到達する前に、ある程度のマージンを残して行うため、イオン交換可能であるマージンの部分が無駄になっていた。
【０００６】
また、新品の樹脂へ交換した初期の段階では、樹脂から不純物が溶出し（以下「初期溶出」と称す）、純水の品質を低下させていた。そのため、新品の樹脂を用いる場合、これを長期間純水で洗浄・ブローし、溶出成分が十分に低減したことを確認しなければならなかった。このため、樹脂交換後、新品の樹脂が使用可能になるまで長期間を要し、かつ洗浄・ブロー用に大量の純水が必要となっていた。
【０００７】
そこで、高純度の純水の供給と並行して新品の樹脂を洗浄することも考えられるが、設備投資およびランニングコストが増加してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、初期溶出の影響を防止しつつも、イオン交換可能なマージンの部分を有効に利用し、以て設備投資およびランニングコストを減少させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるイオン交換方法は、順次に流体が流れる複数のイオン交換体を備え、前記イオン交換体の各々が交換可能なイオン交換システムの使用方法であって、一の前記イオン交換体を新品のイオン交換体と交換する場合には、最下流の前記イオン交換体以外の前記イオン交換体と交換する。
【００１０】
この発明にかかる第１のイオン交換システムは、順次に流体が流れる複数のイオン交換体を備え、前記複数のイオン交換体は相互に積層し、かつ個別に交換可能である。
【００１１】
この発明にかかる第２のイオン交換システムは、順次に流体が流れる３つのイオン交換体と、前記３つのイオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管とを備え、前記イオン交換体は３角形の頂点に配置されている。
【００１２】
この発明にかかる第３のイオン交換システムは、順次に流体が流れる３つのイオン交換体と、前記３つのイオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管とを備え、前記配管の少なくとも一つには流体を抜くバルブが設けられている。
【００１３】
この発明にかかる第４のイオン交換システムは、順次に流体が流れる複数のイオン交換体と、前記イオン交換体を連結して前記流体を流す複数の配管を備え、前記配管の少なくとも一つには純水品質モニターが連結されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態の詳細を説明する前に、本発明の目的として有効に利用すべきマージンと、影響が防止されるべき初期溶出とについて説明する。
【００１５】
図１は樹脂筒２に設置された樹脂１の通水中の状態を示す概念的な断面図である。樹脂１に対して一端から不純物イオンを含む水１１が注水され、樹脂１の他端から不純物イオンが除去された水１２が得られる。
【００１６】
ハッチング部分はイオン交換ができない樹脂の領域１０１を示しており、これとイオン交換可能な樹脂の領域１０２との境界がイオン交換帯曲線１０３を形成している。また、イオン交換帯曲線１０３は水１１が注水される側（樹脂１の一端）から水１２が得られる側（樹脂１の他端）へと移動するので、貫流点１０５は樹脂１の他端として把握される。
【００１７】
イオン交換帯曲線１０３のうち、最も貫流点１０５に近い位置と（以下「先端」と称す）、貫流点１０５との間が樹脂１を交換する際のマージン１０４となる。即ち、マージン１０４が残っている段階で樹脂１を交換することにより、貫流することなく水１２を得ることができる。
【００１８】
図２は初期溶出不純物の移動の様子を示す概念的な断面図である。樹脂３はたとえば新品であり、初期溶出不純物１０９を含んでいる。樹脂３に対して一端から不純物イオンを含む水１１が注水され、初期溶出不純物１０９は注水に従って樹脂３の他端へ矢印１５のように移動し、樹脂３の他端から初期溶出不純物１０９を含む水１３が得られる。
【００１９】
図３から図５は水１２によって樹脂３を洗浄する様子を示す。まず不純物イオンの除去された水１２が樹脂３の一端に注水され、これが樹脂３中の初期溶出不純物１０９を樹脂３の他端へ矢印１６のように移動させる。これにより初期溶出不純物１０９を含む水１３が、樹脂３の他端から得られる（図３）。
【００２０】
初期溶出不純物１０９の流出が進むにつれ、一般には樹脂３の一端側にはイオン交換ができない樹脂の領域１０１が生成され、イオン交換帯曲線１０３は他端側へと移動する（図４）。そして、初期溶出不純物１０９が除去された樹脂１が得られると、樹脂１の他端からは水１２よりも更に不純物イオン濃度が低い水１４が得られる（図５）。
【００２１】
実施の形態１．
本実施の形態では樹脂筒を３筒設け、この樹脂筒の中に設置された樹脂を周期的に１筒ずつ交換していく方法で高純度の純水を作製する。
【００２２】
図６から図８は、本実施の形態にかかる純水製造システムの構成を示す概念的な平面図である。このシステムは、バルブの開閉により水の流れ（以下「流路」と称す）を図６から図８の３通りに変更することができる。図６から図８において、樹脂筒５１，５２，５３はバルブ３１〜３９を介して相互に連結されている。即ち、入水管１２１と樹脂筒５１，５２，５３とは、それぞれバルブ３１，３２，３３を介して連結されている。また出水管１２２と樹脂筒５１，５２，５３とは、それぞれバルブ３４，３５，３６を介して連結されている。そして樹脂筒５１，５２はバルブ３７を介し、樹脂筒５２，５３はバルブ３８を介して、樹脂筒５３，５１はバルブ３９を介して、それぞれ連結されている。これらの図において、またこれ以降の図において、黒塗りのバルブは閉じている状態を、白抜きのバルブは開いている状態をそれぞれ示す。
【００２３】
図６はバルブ３１、３６、３７、３８が開けられ、バルブ３２、３３、３４、３５、３９が閉められた状態を示す。このときの流路は図中の太線の配管と矢印によって示されており、水は樹脂筒５１、５２、５３の順に通る。同様に図７では、バルブ３３、３５、３７、３９が開けられ、残りのバルブが閉められることにより、樹脂筒５３、５１、５２の順に水が通る。また図８では、バルブ３２、３４、３８、３９が開けられ、その他のバルブが閉められることにより、樹脂筒５２、５３、５１の順に水が通る。図９は、このシステムの断面図を概念的に示したものであり、流路は図６に対応している。
【００２４】
このシステムを用いることによる第一の効果を、図１０〜図２０を用いて説明する。図１０から図１３は交換直後の樹脂状態と流路の概念的な平面図を示し、図１４から図２０は樹脂状態の概念的な断面図を示している。また、図１４から図２０は、図を簡単にするために水の流れる順序で樹脂筒が図示されたものである。
【００２５】
まず図１０および図１４に示されるように、それぞれの樹脂筒に、前処理の施された初期溶出のない状態７４の樹脂を設置する。そして流路が樹脂筒５１、５２、５３の順になるように各バルブを開閉する。図１０中の樹脂状態７４は、図１４のそれぞれの樹脂筒に設置された樹脂の状態に対応する。この際に、それぞれの樹脂を通過した水は不純物イオンが除去された水１２となっている。
【００２６】
樹脂筒５１，５２，５３に設置された樹脂の内、上流側ほどイオン交換が顕著に行われる。特に最も上流に設置された樹脂が貫流しない場合には、その次に上流側（以下「中流」と称す）の樹脂及び下流の樹脂におけるイオン交換は上流の樹脂ほどには顕著ではない。よって現状において上流の樹脂筒５１に設置された樹脂がまず貫流すると考えられる。そこで、図１５に示すように上流の樹脂筒５１に設置された樹脂において、イオン交換帯曲線１０３の先端が貫流点１０５に到達すると予想される期間が経過した時（以下これを１サイクルとする）、図１１および図１６のように樹脂筒５１の樹脂を新品の樹脂３に交換する。
【００２７】
そして上流にあった樹脂筒５１が中流に、中流にあった樹脂筒５２が下流に、そして下流にあった樹脂筒５３が上流になるように、すなわち流路が樹脂筒５３、５１、５２の順になるように各バルブを開閉する。図１１中の樹脂状態７５、７６および７７は、図１６中の樹脂筒５１、５２および５３のそれぞれの樹脂の状態に対応する。
【００２８】
このとき、上流に位置する樹脂筒５３を通過した水は水１２となっているが、その後中流に位置する樹脂筒５１（新品の樹脂３を設置）を通過した水は、初期溶出不純物１０９を洗浄するので初期溶出不純物を含んだ水１３となる。しかし、下流に位置する樹脂筒５２を通過することにより、水１３中の溶出不純物イオンが除去され再び水１２となる。そして、この１サイクル中に新品の樹脂３は洗浄され、次のサイクルに使用可能な状態となる。
【００２９】
そして、再度１サイクルが経過した後（図１７）、図１２および図１８に示すように上記同様の操作を行うことにより、高純度の純水１２を得るとともに新品の樹脂３を洗浄することができる。図１２中の樹脂状態７８、７９はそれぞれ図１８中の樹脂筒５１、５２の樹脂状態に対応する。以下、１サイクルごとに同様の操作を繰り返すことにより、初期溶出の影響を防止し、安定して継続的に高純度の純水を供給することができる（図１９、図１３、図２０）。また、洗浄用の大量の純水と設備が不要となるため、コストが低減される。図１３中の樹脂状態８０、８１はそれぞれ図２０中の樹脂筒５１、５３の樹脂状態に対応する。
【００３０】
次に、このシステムを用いることにより得られる第二の効果を示す。すなわち、樹脂によるイオン交換が３段階になっていることから最上流に位置する樹脂についてマージンを考える必要がないという効果である。
【００３１】
例えば図１５の場合、１サイクル経過後、樹脂筒５１に設置された樹脂について、イオン交換帯曲線１０３の先端が貫流点１０５に到達している。しかし、１サイクルの期間を固定すると、１サイクル経過前にすでにイオン交換帯曲線の先端が貫流点１０５に到達し、１サイクル経過時には領域１０１のうち貫流点１０５に到達した部分が増加している可能性がある。この場合、通過した水はほとんどイオン交換されず、不純物を多く含んだ水１７となる。しかし、中流および下流に貫流していない樹脂があるため、結果的に高純度の純水１２が得られる。
【００３２】
また、上記したように樹脂交換時において流路が変更され、周期的に樹脂が最上流に位置することになる。このため、交換する樹脂それぞれについてマージンを考える必要がなくなり、樹脂を有効に利用することができる。
【００３３】
また、樹脂のロットによってイオン交換効率が異なる場合、１サイクルの期間を固定すると１サイクル経過後においてマージンが残り、無駄を生じる可能性がある。
【００３４】
図２１は、純水品質モニターが取り付けられた場合のシステムの概念的な平面図である。図２１において、各樹脂筒５１、５２、５３のそれぞれに出口が２つあるが、そのうち必要な一方の出口に比抵抗計等の純水品質モニター５、６、７が取り付けられており、上流に位置する樹脂筒を通過した水を純水品質モニターで監視することにより、的確に交換時期を知ることができる。ここで必要な一方とは、それぞれの樹脂筒が最上流に位置された場合に水の出口となる方のことである。
【００３５】
また、このシステムを用いた純水の監視についての例を、図２１を用いて説明すると、図２１に示された流路の場合、最上流に位置する樹脂筒５１を通過した水を品質モニター５によって監視することにより、樹脂の交換時期を知ることができる。これにより有効な樹脂の利用が可能となる。
【００３６】
上記したようにシステムの初期状態では、すべての樹脂に前処理の施した樹脂を用いたが（図１０、図１４）、代わりに前処理の施していない新品の樹脂を用いた場合においても上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、システム初期の１サイクル前半においては、初期溶出の影響により得られる水は水１３と同様になるが、後半においては初期溶出が洗浄され、高純度である水１２が得られる。以下、１サイクルごとに図１１から図１３の操作を行う。
【００３７】
上述の内容は以下のように把握することもできる。当該システムは、順次に水が流れる樹脂を備えた樹脂筒５１，５２，５３を持ち、それらの樹脂筒の各々において樹脂交換が可能である。そして樹脂の交換に際しては、以下の手順が採用される。
【００３８】
第１に、交換前の最下流の樹脂を交換後の最上流の樹脂として採用する。これは樹脂筒５３において設置されていた樹脂が交換前の図１０では下流にあったが、交換後の図１１では上流にあることに相当する。
【００３９】
第２に、交換前の最上流の樹脂（図１０で樹脂筒５１に設置されていた樹脂）と交換前の最下流の樹脂（図１０で樹脂筒５３に設置されていた樹脂）以外の交換前の樹脂を、順次下流側へ繰り下げられて位置する樹脂として採用する。これは図１０で樹脂筒５２に設置されていた樹脂が中流（図１０）から下流（図１１）へと繰り下げられたことに相当する。
【００４０】
第３に、交換後の最上流から二つ目の樹脂として、新品の樹脂を採用する。これは図１１で樹脂筒５１に設置される樹脂として新品の樹脂が採用されることに相当する。第４に、樹脂筒５１、５２、５３は水の流れる配管で相互に接続されており、第１〜第３の手順は流路を変更することにより行われる。
【００４１】
この一連の操作によって、長期にわたって継続的かつ安定的にイオン交換済みの水を得ることができる。また、当該システムでは、樹脂の一つを新品の樹脂と交換する場合、新品の樹脂から初期溶出が生じるため、最下流の樹脂以外で交換が行われる。
【００４２】
実施の形態２．
図６のように配置されたシステムを用いると、樹脂筒５１と５３を結ぶ配管１２３、１２４が長くなる。このため、バルブ３９が閉じられた場合、その前後の配管１２３、１２４の内部に水溜りが生じる。この水溜りの量は他の配管に比べ多くなる。そこで本実施の形態では、水溜りの発生量を抑える配管の配置方法を提案する。
【００４３】
図２２は、配管の配置方法についての概念的な平面図の一例である。図２２において、３筒の樹脂筒５４、５５、５６は三角形の頂点に位置し、その三角形の辺に沿った配管１２７、１２８、１２９により、バルブ４０、４１、４２を介して樹脂筒５４、５５、５６がそれぞれ連結されている。また、樹脂筒５４、５５、５６のそれぞれの下部から三角形の重心近傍に向け配管１４４、１４５、１４６が配せられ、重心近傍の連結点１１１において連結されている。そして、それらの配管の各々の中央付近にバルブ４３、４４、４５が取り付けられている。連結部１１１には出水管１２６が取り付けられている。
【００４４】
同様に、樹脂筒５４、５５、５６のそれぞれの上部から三角形の重心近傍に向け配管１４７、１４８、１４９が配せられ、重心近傍の連結部１１２において連結されている。そして、それらの配管の各々の中央付近にバルブ４６、４７、４８が取り付けられている。また、連結部１１２には入水管１２５が取り付けられている。
【００４５】
このシステムを採用することにより、実施の形態１で得られる効果に加えて、全体的に配管が短くなり、水溜り部分が少なくなるため、配管内の汚染を防止することができる。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１で示されたシステムに対し、図２３に示すようなシステムを考える。図２３は、本実施の形態で考えるシステムの概念的な平面図である。図２３において、配管１３１の両端にバルブ９１ａ、９１ｂが取り付けられており、バルブ９１ａの近傍でバルブ９１ｂ側に水抜き用開閉バルブ１５１ａ（以下「水抜きバルブ」と称す）が、バルブ９１ｂの近傍でバルブ９１ａ側に水抜きバルブ１５１ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００４７】
同様に、配管１３２〜１３９のそれぞれの両端にバルブ９２ａ〜９９ａ、９２ｂ〜９９ｂおよび水抜きバルブ１５２ａ〜１５９ａ、１５２ｂ〜１５９ｂが取り付けられている。
【００４８】
図２３では、流路が配管１３２、１３４、１３６、１３７によって構成される場合が示されている。流路となる配管１３２、１３４、１３６、１３７に取り付けられたバルブ９２ａ、９２ｂ、９４ａ、９４ｂ、９６ａ、９６ｂ、９７ａ、９７ｂは開けられており、水抜きバルブ１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂ、１５６ａ、１５６ｂ、１５７ａ、１５７ｂは閉じられている。
【００４９】
これに対し、流路とならない配管１３１、１３３、１３５、１３８、１３９に取り付けられたバルブ９１ａ、９１ｂ、９３ａ、９３ｂ、９５ａ、９５ｂ、９８ａ、９８ｂ、９９ａ、９９ｂは閉じられ、水抜きバルブ１５１ａ、１５１ｂ、１５３ａ、１５３ｂ、１５５ａ、１５５ｂ、１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂは開かれている。
【００５０】
このように水抜きバルブ１５１ａ、１５１ｂ、１５３ａ、１５３ｂ、１５５ａ、１５５ｂ、１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂを開けることにより、流路とならない配管１３１、１３３、１３５、１３８、１３９内に生じる水溜りを容易に除去・乾燥することができる。そして、これらの水抜きバルブを利用して配管内をクリーンエアーまたは窒素ガス等で通気または封じ込めておくことができる。
【００５１】
このシステムを採用することにより、実施の形態１で得られる効果に加えて、流路とならない配管内の水溜りを除去し、配管内の汚染を防止することができる。
【００５２】
実施の形態４．
図２４は、カートリッジタイプの樹脂を用いた場合のシステムの概念的な断面図である。このシステムでは、樹脂筒５７の内部にカートリッジタイプの樹脂８０が３つ、縦に積層（積み重ね）されており、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施の形態１と同様の効果を得るための樹脂カートリッジの配置方法を図２５〜図２７を用いて説明する。図２５〜図２７は、樹脂カートリッジの状態を示した概念的な断面図である。まず図２５に示されるように、前処理を施された樹脂カートリッジ８２、８３、８４を縦に積層し、不純物イオンを含む水１１を樹脂筒５７の上部から入水する。このとき、水１１が樹脂カートリッジ８２、８３、８４を通ることにより、不純物イオンが除去された水１２となる。状態７４は図１４の樹脂筒に設置された樹脂の状態に対応する。
【００５４】
樹脂筒５７内に設置された樹脂カートリッジの内、上段ほどイオン交換が顕著に行われる。そして、上段の樹脂カートリッジが貫流しない場合は、中段および下段の樹脂カートリッジにおけるイオン交換は上段の樹脂カートリッジほど顕著でない。よって現状において、上段の樹脂カートリッジ８２がまず貫流すると考えられる。
【００５５】
そこで、１サイクル経過後、上段に位置していた樹脂カートリッジ８２を新品の樹脂カートリッジ８５に交換し、図２６に示すように中段に配置する。そして中段に位置していた樹脂カートリッジ８３を下段に、下段に位置していた樹脂カートリッジ８４を上段に配置する。この積層順序の変更により、通過する水の状態は次のようになる。
【００５６】
すなわち、樹脂カートリッジ８４を通過した水は不純物イオンの除去された水であり、これによって新品の樹脂カートリッジ８５の初期溶出不純物を洗浄する。そして、洗浄したことにより生じる初期溶出不純物を含む水が樹脂カートリッジ８３を通過することにより、再び不純物イオンの含まない水となる。
【００５７】
以下、１サイクル経過毎に、同様の操作を行うことにより（図２７）、カートリッジタイプのシステムにおいても、積層順序を変更することにより実施の形態１と同様に安定して継続的に高純度の純水を供給することができる。また、システムが簡易化されたことにより、流路変更を行うためのバルブ操作が不要となり、操作が簡単になる。
【００５８】
この場合も実施の形態１と同様、システムの初期の段階（図２５）で前処理を施した樹脂の代わりに前処理の施していない新品の樹脂カートリッジを用いても、上記と同様の効果が得られる。
【００５９】
実施の形態５．
高純度の純水を長期に渡って継続的に供給することを視野に入れず、短期であってもその期間、高純度の純水の安定供給および樹脂の有効利用のみを目的とした場合を考える。図２８は、樹脂筒を２筒のみ有したシステムの概念的な断面図である。図２８において、内部に樹脂１が設置された樹脂筒５８、５９が、配管１４１により連結されている。また樹脂筒５８には入水管１４２が、樹脂筒５９には入水管１４３が連結されている。
【００６０】
そこで、このシステムを用いた場合の効果を図２９から図３４を用いて説明する。図２９から図３４は、このシステムにおける樹脂状態の概念的な断面図である。まず、図２９のように前処理の施された樹脂を樹脂筒５８および５９に設置する。樹脂筒５８、５９内に設置された樹脂の内、上流ほどイオン交換が顕著に行われる。そして、上流の樹脂が貫流しない場合は、下流の樹脂におけるイオン交換は上流の樹脂ほど顕著でない。よって現状において、上流の樹脂筒５８に設置された樹脂がまず貫流すると考えられる。
【００６１】
そこで、１サイクル経過後（図３０）、上流の樹脂筒５８の樹脂を新品の樹脂に交換する（図３１）。このとき、下流の樹脂筒５９の内部に貫流していない樹脂が設置されているため、新品の樹脂から生じる初期溶出不純物を除去することができ、不純物イオンの含まない水１２を得ることができる。
【００６２】
さらに１サイクル経過後、上流の樹脂筒５８の樹脂を新品の樹脂に交換する（図３２、図３３）。以下、１サイクル毎に同様の操作を行うことにより、上記理由を以て高純度の純水を安定して得ることができる。このとき、流路変更は必要なく、たえず新品の樹脂を上流に設置するため、バルブ操作が不要である。
【００６３】
また、上流に設置した樹脂について、下流に貫流していない樹脂があるため、マージンを考える必要がなく樹脂を有効に利用することができる。そして、何サイクルか経過した後、図３４に示すように樹脂筒５９の樹脂のイオン交換帯曲線１０３の先端が貫流点１０５に近づき、ある程度のマージンを残して交換しなければならなくなる。しかしこの時点までは、安定して高純度の純水が供給できる。
【００６４】
上記の内容は以下のように把握することもできる。当該システムは順次に水が流れる樹脂を備えた樹脂筒５８、５９を持ち、それらの樹脂筒の各々について樹脂交換が可能である。そして樹脂の交換に際しては、最下流の樹脂筒５９に設置された樹脂はそのままにしておき、それ以外の樹脂である樹脂筒５８に設置された樹脂を新品の樹脂に交換する。
【００６５】
すなわち、樹脂の一つを新品の樹脂と交換する場合には、最下流の樹脂以外と交換が行われる。この一連の操作により、当該システムでは最下流の樹脂が新品の樹脂から流出する初期溶出不純物を除去し、これにより有効に樹脂を利用し、安定してイオン交換済みの水を得ることができる。
【００６６】
実施の形態６．
図３５は、樹脂がカートリッジタイプであるシステムの概念的な断面図である。このシステムでは、樹脂筒６４の内部にカートリッジタイプの樹脂８１が２つ、縦に積層（積み重ね）されており、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
実施の形態５と同様の効果を得るための樹脂カートリッジの配置方法を図３６〜図３９を用いて説明する。図３６〜図３９は、樹脂カートリッジの状態を示した概念的な断面図である。
【００６８】
まず図３６に示されるように、前処理を施された樹脂カートリッジ８７、８８を縦に積層し、不純物イオンを含む水１１を樹脂筒６４の上部から入水する。そして、水１１が樹脂カートリッジ８７、８８を通ることにより、不純物イオンの除去された水１２が得られる。状態１１４は図２９の樹脂筒５８、５９に設置された樹脂の状態に対応する。
【００６９】
樹脂筒６４内に設置された樹脂カートリッジの内、上段ほどイオン交換が顕著に行われる。そして、上段の樹脂カートリッジが貫流しない場合は、下段の樹脂カートリッジにおけるイオン交換は上段の樹脂カートリッジほど顕著でない。よって現状において、上段の樹脂カートリッジ８２がまず貫流すると考えられる。
【００７０】
そこで、図３７に示すように１サイクル経過後、上段に位置していた樹脂カートリッジ８７を新品の樹脂カートリッジ８９に交換する。このときの配置は元のままであり、樹脂カートリッジ８９が上段、樹脂カートリッジ８８が下段である。樹脂の状態１１６は図３０中の樹脂筒５９に設置された樹脂の状態に対応し、樹脂状態１１４よりもイオン交換帯曲線の先端が還流点に近づいているが、イオン交換可能な領域が残っている状態である。
【００７１】
このときの通過する水の状態は次のようになっている。すなわち、水１１が樹脂カートリッジ８９を通過する際、初期溶出不純物を洗浄するため、通過した水は初期溶出不純物を含んだ水となっている。しかし、この水が樹脂カートリッジ８８を通過することにより、再び不純物イオンの含まない水１２となる。
【００７２】
以下、１サイクル経過毎に、同様の操作を行うことにより（図３８）、このカートリッジタイプのシステムにおいても、図３９のように下段の樹脂カートリッジの交換時期までは、実施の形態５と同様に安定して継続的に高純度の純水を供給することができる。樹脂の状態１１７は図３２中の樹脂筒５９に設置された樹脂の状態に対応する。
【００７３】
また、樹脂状態１１８は交換時期に達した状態、すなわち図３４の樹脂筒５９に設置された樹脂の状態に対応したものであり、樹脂状態１１９は水１１が貫流した状態、すなわち図３４の樹脂筒５８に設置された樹脂の状態に対応したものである。
【００７４】
この場合も実施の形態５と同様、システムの初期の段階（図３６）で前処理を施した樹脂の代わりに前処理の施していない新品の樹脂カートリッジを用いても、上記と同様の効果が得られる。
【００７５】
【発明の効果】
この発明にかかるイオン交換方法を用いた場合、最下流のイオン交換体が新品のイオン交換から流出する初期溶出不純物を除去する。これにより、有効にイオン交換体を利用し、かつ安定してイオン交換済みの流体を供給できるという効果を得ることができる。
【００７６】
この発明にかかる第１のイオン交換システムを用いた場合、イオン交換体を個別に交換することが可能なため、最下流のイオン交換体以外を新品のイオン交換体と交換することができる。このとき、最下流のイオン交換体が新品のイオン交換体から流出する初期溶出不純物を除去する。これにより、有効にイオン交換体を利用し、かつ安定してイオン交換済みの流体を供給できるという効果を得ることができる。
【００７７】
この発明にかかる第２のイオン交換システムを用いた場合、最下流のイオン交換体以外を新品のイオン交換体と交換することができる。このとき、最下流のイオン交換体が新品のイオン交換体から流出する初期溶出不純物を除去する。これにより、有効にイオン交換体を利用し、かつ安定してイオン交換済みの流体を供給できるという効果を得ることができる。しかも、配管を短くすることにより、流体が配管内に溜まって汚染することを防止することができる。
【００７８】
この発明にかかる第３のイオン交換システムを用いた場合、最下流のイオン交換体以外を新品のイオン交換体と交換することができる。このとき、最下流のイオン交換体が新品のイオン交換体から流出する初期溶出不純物を除去する。これにより、有効にイオン交換体を利用し、かつ安定してイオン交換済みの流体を供給できるという効果を得ることができる。しかも、流体を配管から抜くことにより、流体が配管内に溜まって汚染することを防止することができる。
【００７９】
この発明にかかる第４のイオン交換システムを用いた場合、最上流に位置するイオン交換体の状態を純水品質モニターで監視することができ、最上流のイオン交換体を新品のイオン交換体へ交換する時期を知ることができる。これにより、有効にイオン交換体を利用し、かつ安定してイオン交換済みの流体を供給できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通水中の樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図２】新品の樹脂からの生じる初期溶出不純物の移動の様子を概念的に示した断面図である。
【図３】洗浄時における新品の樹脂内の状態を概念的に示した断面図である。
【図４】洗浄時における新品の樹脂内の状態を概念的に示した断面図である。
【図５】洗浄時における、新品の樹脂内の状態を概念的に示した断面図である。
【図６】純水製造システムの構成を概念的に示した平面図である。
【図７】純水製造システムの構成を概念的に示した平面図である。
【図８】純水製造システムの構成を概念的に示した平面図である。
【図９】純水製造システムの構成を概念的に示した平面図である。
【図１０】樹脂交換直後の樹脂の状態と流路を概念的に示した平面図である。
【図１１】樹脂交換直後の樹脂の状態と流路を概念的に示した平面図である。
【図１２】樹脂交換直後の樹脂の状態と流路を概念的に示した平面図である。
【図１３】樹脂交換直後の樹脂の状態と流路を概念的に示した平面図である。
【図１４】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図１５】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図１６】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図１７】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図１８】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図１９】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図２０】水の流れる順序で樹脂筒を示し、樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図２１】純水品質モニターが取り付けられた場合のシステムを概念的に示した平面図である。
【図２２】樹脂筒を三角形に配したシステムを概念的に示した平面図である。
【図２３】配管に水抜き用のバルブを取り付けたシステムを概念的に示した平面図である。
【図２４】カートリッジタイプの樹脂を用いたシステムを概念的に示した平面図である。
【図２５】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図２６】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図２７】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図２８】樹脂筒を２筒だけ有したシステムを概念的に示した断面図である。
【図２９】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３０】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３１】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３２】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３３】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３４】樹脂の状態を概念的に示した断面図である。
【図３５】樹脂筒内に樹脂カートリッジを２つだけ有したシステムを概念的に示した断面図である。
【図３６】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図３７】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図３８】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【図３９】樹脂カートリッジの状態を概念的に示した断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂、２  樹脂筒、３  新品の樹脂、５〜７  純水品質モニター、３１〜４８，９１ａ〜９９ａ，９１ｂ〜９９ｂ  バルブ、５１〜５９，６１〜６４  樹脂筒、８０，８１  樹脂カートリッジ、１２５〜１２９，１３１〜１３９，１４１〜１４９  配管、１５１ａ〜１５９ａ，１５１ｂ〜１５９ｂ  水抜き用バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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